KR101656401B1 - 발전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발전 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전 장치는 외부와 완전히 차폐된 공간을 갖는 하우징; 상기 하우징에 상하로 이동 가능하게 수용되는 가동자; 상기 가동자의 둘레에 위치되도록 상기 하우징에 수용되는 고정자; 및 내측에 상기 하우징의 상부를 수용하도록 제공되고, 상기 가동자와 연동하여 이동하는 전달 유닛을 포함한다.

Description

발전 장치{Power generation apparatus}

본 발명은 발전 장치에 관한 것이다.

산업발전과정에서 화석연료에의 지나친 의존은 온실가스 발생 등의 환경문제 및 에너지자원 부족의 문제를 야기시키고 있다. 이에 따라 에너지원의 양이 무한하고, 친환경적인 방법으로 전력을 생산할 수 있는 신 재생 에너지를 확보하려는 노력이 이어지고 있으며, 그 일환으로 특히 파랑에너지를 이용하는 파력 발전 설비가 주목 받고 있다.

파력 발전 설비는 파랑의 위치에너지를 전기에너지로 변환하는 방식으로, 태양에너지나 풍력에너지 등 다른 에너지원에 비해 훨씬 예측가능하고, 높은 전력밀도를 가지며, 설치 장소에 제약이 없다는 장점이 있어 실용화가 시도되고 있는 실정이다. 파력 발전 설비는 파력 에너지를 기계적 운동 에너지로 변환 시켜주는 부이(Buoy)와, 부이의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환 시켜주는 발전기를 포함한다.

한국공개특허공보 10-2009-0114438

본 발명은 파력을 이용하여 효율적으로 전기를 발전하는 발전 장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 해수가 발전에 이용되는 구성물 쪽으로 유입되는 것이 차단되는 발전 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 외부와 완전히 차폐된 공간을 갖는 하우징; 상기 하우징에 상하로 이동 가능하게 수용되는 가동자; 상기 가동자의 둘레에 위치되도록 상기 하우징에 수용되는 고정자; 및 내측에 상기 하우징의 상부를 수용하도록 제공되고, 상기 가동자와 연동하여 이동하는 전달 유닛을 포함하는 발전 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 하우징의 내측에 상하 방향으로 이동 가능하게 제공되고, 그 둘레에 상기 가동자가 고정되는 가동축을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 전달 유닛은, 상기 하우징의 상부를 수용하도록 제공되는 보조 하우징; 및 상기 보조 하우징의 내측에 고정되어 제공되는 제 1 자석을 포함하고, 상기 가동축의 둘레에는 상기 제 1 자석과의 사이에 인력이 작용하도록 극성이 배열된 제 2 자석이 제공될 수 있다.

또한, 상기 가동축의 양측에 위치되는 탄성 부재를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 하우징의 상부에는 상기 전달 유닛의 분리를 방지하는 걸림부가 제공될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 파력을 이용하여 효율적으로 전기를 발전하는 발전 장치가 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 해수가 발전에 이용되는 구성물 쪽으로 유입되는 것이 차단되는 발전 장치가 제공될 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 발전 장치의 단면도이다.
도 3은 발전 장치가 동작되는 상태를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.

도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발전 장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 발전 장치의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 발전 장치(10)는 발전 유닛(100) 및 전달 유닛(200)을 포함한다.

발전 장치(10)는 파력에 이용해 전력을 발전하도록 제공된다. 파력은 해수면에 부유하는 부이(B)에 의해 전달될 수 있다. 부이(B)는 부유체로서 해수면(즉, 바다 위)에서 받는 저항을 줄여주고, 해수면에서 파도를 잘 탈 수 있는 형상으로 제공될 수 있다. 일 예로, 부이(B)의 형상은 구, 원반, 원기둥, 봉, 원뿔 등의 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 본 실시 예에서는 원기둥 형상의 부이(B)가 도시되어 있다. 부이(B)는 폴리스티렌 폼(Polystrene foam: 스치로폼″이라고도 함)과 폴리에틸렌 발포수지 재질과 같은 가볍고, 부력이 매우 강하며 부식성이 없는 소재의 부력체를 포함할 수 있다.

부이(B)는 파도에 의한 해수면의 높이 변화에 따라 함께 이동된다. 그리고 이때 발생되는 에너지는 부이(B)와 발전 장치(10)를 연결하는 라인(L)에 의해 발전 장치(10)에 전달 된다. 라인(L)은 로드, 와이어, 로프 등으로 제공될 수 있다.

발전 유닛(100)은 부이(B)에서 전달된 에너지를 통해 발전을 수행한다. 발전 유닛(100)은 하우징(110), 가동자(120) 및 고정자(160)를 포함한다.

하우징(110)은 발전 유닛(100)의 골격을 제공한다. 하우징(110)은 그 전체적인 형상이 기둥 형상으로 제공될 수 있다. 하우징(110)의 위치에 따라 둘레가 상이하게 제공될 수 있다. 하우징(110)의 내부에는 외부와 완전히 차폐된 공간이 제공된다. 발전 장치(10)의 설치 과정에서 하우징(110)은 해저에 와이어 또는 로프 등을 이용해 고정될 수 있다. 또한, 하우징(110)은 해저 또는 해상의 다른 구조물에 와이어 또는 로프를 통해 고정될 수 도 있다. 또한, 하우징(110)은 해저에 부유 하는 상태로 제공될 수 도 있다.

가동자(120)는 외측에서 전달되는 에너지에 의해 하우징(110)의 내측에서 상하로 이동 가능하게 제공된다. 가동자(120)는 상하 이동 가능한 구동축(130)의 외측에 고정되어 제공될 수 있다. 가동자(120)는 링 형상의 영구 자석이 구동축(130)의 길이 방향을 따라 하나 이상 제공되어 형성될 수 있다.

구동축(130)은 설정 영역 내에서 상하 방향으로 이동 가능하게 제공된다. 일 예로, 구동축(130)은 상하 방향으로 긴 관 형태로 제공될 수 있다. 그리고, 구동축(130)은 하우징(110)의 길이 방향으로 제공되는 지지축(140)의 둘레에 위치될 수 있다. 지지축(140)의 양단은 하우징(110)에 고정되게 제공될 수 있다. 따라서, 구동축(130)은 지지축(140)에 의해 가이드 되어 상하로 이동될 수 있다. 구동축(130)은 지지축(140) 보다 짧게 제공될 수 있다. 그리고, 구동축(130)의 단부 각각과 하우징(110) 사이에는 지지축(140)의 둘레에 탄성 부재(150)가 제공될 수 있다. 탄성 부재(150)는 구동축(130)이 하우징(110)과 충돌되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 구동축(130)이 상측 또는 하측으로 이동된 후, 반대쪽으로 이동하는 복원력을 제공할 수 도 있다.

고정자(160)는 가동자(120)의 이동 경로상에 제공된다. 고정자(160)는 도전성 재질의 코일로 제공될 수 있다. 따라서, 가동자(120)가 고정자(160)의 내측에 형성된 공간을 따라 이동함에 따라 전력이 발전되게 된다. 고정자(160)의 일측 또는 양측은 하우징(110)의 내측면에서 돌출된 고정부(170)에 의해 지지될 수 있다. 고정부(170)는 고정자(160)를 지지하는 단부가 링 형상으로 제공되어, 내측에 가동자(120)가 이동하는 경로가 제공되게 형성될 수 있다.

또 다른 실시 예로, 지지축(140)은 생략될 수 있다. 따라서, 구동축(130)은 고정부(170) 및 탄성 부재(150)에 의해 이동 가능하게 지지된다.

전달 유닛(200)은 부이(B)가 제공하는 에너지를 발전 유닛(100)에 전달 한다. 전달 유닛(200)은 발전 유닛(100)의 상부에서 상하 이동 가능하게 제공된다. 전달 유닛(200)은 보조 하우징(210) 및 제 1 자석(220)을 포함한다.

보조 하우징(210)은 하부가 개방된 통 형상으로 제공되어, 하우징(110)의 상부를 감싸도록 제공된다. 일 예로, 하우징(110)은 하부보다 상부의 둘레가 작게 형성되어, 보조 하우징(210)의 내측에 용이하게 위치될 수 있도록 제공될 수 있다. 또한, 하우징(110)은 상부가 하부와 동일한 둘레를 갖도록 제공되고, 보조 하우징(210)은 하우징(110)의 상부보다 큰 둘레를 갖도록 제공되어, 하우징(110)의 상부를 수용할 수 도 있다.

제 1 자석(220)은 하우징(110)의 상부 둘레와 보조 하우징(210)의 내측면 사이에 위치되도록, 보조 하우징(210)의 내측면에 고정된다. 일 예로, 제 1 자석(220)은 내측에 하우징(110)의 상부를 수용할 수 있는 링 형상으로 제공되어, 보조 하우징(210)의 내측면에 고정될 수 있다. 또한, 제 1 자석(220)은 블록 형상의 자석들이 보조 하우징(210)의 내측면 둘레를 따라 배열 될 수 있다. 이 때, 자석들은 하우징(110) 쪽에 동일한 극성이 위치되도록 배열된다. 하우징(110)의 상부에는 걸림부(111)가 외측 방향으로 돌출되어, 보조 하우징(210)이 하우징(110)에서 분리되는 것이 방지될 수 있다.

제 1 자석(220)은 상하 방향을 따라 하나 이상 배열될 수 있다.

제 1 자석(220)과 하우징(110)사이에는 간극 형성 부재(230)가 제공될 수 있다. 간극 형성 부재(230)는 제 1 자석(220)이 하우징(110)의 외면과 일정 거리 이격 된 상태로 유지되도록 한다. 간극 형성 부재(230)는 보조 하우징(210)이 하우징(110)에 대해 이동 시, 회전 가능하게 제공될 수 있다. 예를 들어, 보조 하우징(210)의 내측면에는 제 1 자석(220)의 상부 및 하부에 지지부(232)가 돌출 형성될 수 있다. 그리고, 지지부(232) 사이에는 상하 방향으로 지지 로드(231)가 제공될 수 있다. 간극 형성 부재(230)는 지지 로드(231)에 회전 가능하게 삽입된 베어링, 수평 방향의 축에 대해 회전 가능하게 지지 로드(231)에 결합된 롤러 등으로 제공될 수 있다.

하우징(110)의 내부 공간에는 제 1 자석(220)과의 사이에 인력이 작용하도록 극성이 배열된 제 2 자석(180)이 위치된다. 제 2 자석(180)은 구동축(130)의 상부 둘레에 고정되어 제공된다. 일 예로, 제 2 자석(180)은 구동축(130)의 둘레에 링 형상으로 제공될 수 있다. 또한, 제 2 자석(180)은 하나 이상의 자석 블록이 구동축(130)의 둘레에 고정되어 제공될 수 있다. 제 2 자석(180)은 제 1 자석(220)과 대응되게, 상하 방향을 따라 하나 이상 배열될 수 있다.

도 3은 발전 장치가 동작되는 상태를 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 부이(B)가 파도에 따라 이동되면, 그 에너지는 라인(L)을 통해 전달 유닛(200)에 전달되어, 전달 유닛(200)을 발전 유닛(100)에 대해 이동시킨다. 보조 하우징(210) 및 제 1 자석(220)은 전달된 에너지에 의해 동일 방향으로 함께 이동한다.

구동축(130)은 제 2 자석(180)과 제 1 자석(220) 사이에 작용하는 인력에 의해 전달 유닛(200)과 연동하여, 전달 유닛(200)과 동일한 방향으로 이동된다. 이에 따라, 구동축(130)에 고정된 가동자(120)가 고정자(160)에 대해 상대적으로 이동되어 전력이 발전된다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 발전에 제공되는 구조물은 외부와 완전히 차폐된 하우징(110)의 내측에 수용된 상태로 제공된다. 따라서, 발전 장치(10)가 동작하는 과정에 발전에 제공되는 구조물 쪽으로 물이 유입되어, 구조물이 손상되는 것이 방지될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 발전 유닛(100)의 내부 구성들은 전달 유닛(200)과 기계적으로 직접적으로 연결되지 않은 구조하에서, 전달 유닛(200)의 에너지가 발전 유닛(100)의 내부 구성으로 전달 가능하도록 제공된다. 따라서, 발전 유닛(100)과 전달 유닛(200)을 기계적으로 직접 연결하는 구성에 의해, 기계적 마찰로 전달되는 에너지가 손실되는 것이 방지하여, 발전 효율이 향상 될 수 있다. 또한, 위와 같은 기계적 구성은 발전 장치의 사용 중 노후에 따른 파손의 가능성이 큰 데 비해, 본 발명은 발전 장치의 사용 중 노후에 따른 파손의 가능성이 낮아지며, 또한 보수의 편의성이 향상된다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

100: 발전 유닛 110: 하우징
120: 가동자 130: 구동축
160: 고정자 180: 제 2 자석
200: 전달 유닛 210: 보조 하우징
220: 제 1 자석

Claims (5)

1. 내부에 외부와 완전히 차폐된 공간을 갖는 하우징;
   상기 하우징에 상하로 이동 가능하게 수용되는 가동자;
   상기 하우징의 내측에 상하 방향으로 이동 가능하게 제공되고, 그 둘레에 상기 가동자가 고정되는 가동축;
   상기 가동자의 둘레에 위치되도록 상기 하우징에 수용되는 고정자; 및
   내측에 상기 하우징의 상부를 수용하도록 제공되고, 상기 가동자와 연동하여 이동하는 전달 유닛을 포함하되,
   상기 전달 유닛은,
   하부가 개방된 통 형상으로 제공되어 상기 하우징의 상부를 감싸도록 제공되고 파력에 의해 이동되는 보조 하우징;
   상기 보조 하우징의 내측에 돌출 형성된 지지부에 상부 및 하부가 고정되는 제 1 자석;
   상기 지지부 사이에 상하 방향으로 제공되고 상기 제1자석과 상기 하우징 사이에 위치되는 지지 로드; 및
   상기 지지 로드에 회전 가능하게 삽입되는 간극 형성 부재를 포함하고,
   상기 가동축의 둘레에는 상기 제 1 자석과의 사이에 인력이 작용하도록 극성이 배열된 제 2 자석이 제공되는 파력을 이용한 발전 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 가동축의 양측에 위치되는 탄성 부재를 더 포함하는 발전 장치.
5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
   상기 하우징의 상부에는 상기 전달 유닛의 분리를 방지하는 걸림부가 제공되는 발전 장치.

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